مقايسه عملكرد موتور EF7.TC در حالت سوخت گاز و بنزين با استفاده از شبيه¬سازي گرمايي پيستون و محفظه احتراق

در اين تحقيق ابتدا انتقال گرما در پيستون موتور اشتعال جرقه¬اي محاسبه شده، سپس با تعيين شرايط مرزي گرمايي به بررسي عملكرد موتور در دو حالت سوخت گاز و بنزين پرداخته شده است. سه روش متفاوت براي مدل كردن انتقال گرما به كار رفته است. در روش اول براي پيستون، سيلندر و سرسيلندر، يك دماي ثابت و تقريبي در نظر گرفته شده و توسط مدل دو ناحيه¬اي احتراق شرايط ميدان گاز درون سيلندر (دما، فشار و ضرايب انتقال گرماي جابه¬جايي) محاسبه مي¬شوند. در روش دوم براي هر سه قسمت پيستون، سيلندر و سرسيلندر، سه دماي مجهول در نظر گرفته شده و معادلات انتقال گرما با مدل دو ناحيه¬اي به صورت همزمان حل مي¬شوند. در روش سوم كه دقيق¬ترين روش است، به صورت همزمان بر اساس مدل شبكه گرمايي مقاومت- خازن، 24 معادله انتقال گرما با كد دو ناحيه¬اي، حل مي¬شود. نتايج به دست آمده از سه روش به منظور بررسي اثر آ¬¬ن¬ها بر رفتار گرمايي پيستون با هم مقايسه مي¬شوند. نشان داده شده است كه استفاده از مدل مقاومت-خازن با تعداد معادلات كمتر و در نتيجه زمان حل كمتر، روشي مناسب براي حل مسائل گرمايي موتور است. مجموعه اين عمليات توسط كدي كه در نرم افزار متلب (MATLAB) نوشته شده انجام شده است و نتايج با داده¬هاي تجربي موتور EF7.TC صحه-گذاري شده است.

In this study, the heat transfer of SI engine piston is calculated. Engine performance in two modes of CNG fuel and petrol has been studied. For thermal simulation, three different models have been used. In the first model, three approximate and constant temperatures are selected for piston, cylinder and cylinder head, and subsequently the temperature, pressure and convection coefficients of the in-cylinder gas are determined using two-zone combustion model. In the second model, for each of the walls (piston, cylinder and cylinder head), the relevant heat transfer equations with two-zone model are solved considering three unknown temperature. In the third model, which is the most accurate method, 24 heat transfer equations coupled with the two-zone model are solved simultaneously based on resistor-capacitor thermal network model. Eventually, results of the three models are compared to study their effect on the piston thermal behavior. It has been shown that use of resistor-capacitor model with lower number of equations and consequently less solution time is an appropriate method for solving problems of engine heat transfer. The simulations were carried out by a MATLAB code and the results were validated with the experimental data of the EF7.TC engine.